数字显示时钟制作与调试教案.docVIP

教　　　　案 授课日期 2013年4月 班级 通信1101 专业 通信技术 教学内容 数字显示钟电路设计 教学目标 知识目标：1、掌握数字时钟的结构和原理 2、会设计实现数字时钟的各个功能单元电路 3、会使用中、小规模集成电路制作组合逻辑和时序逻辑电路 能力目标 1、能够设计数字时钟电路 2、能够识别各种元器件并组装和调试数字时钟电路 3、能够根据原理图，利用仪器仪表检修典型故障电路 4、能够通Protel和protues软件制图、仿真并进行调试 情感目标：1、培养团队协作能力，锻炼交流、沟通的技巧，学会利用团队 的力量达到目标。 2、养成思考和解决问题的习惯。 3、具有良好的职业道德规范，增强安全生产和5S（整理、 整顿、清扫、清洁、素养）管理意识。 １、巩固、扩展已学的数字逻辑电路的知识； ２、会将所学知识综合应用于实际的电路设计，学会查阅集成电路手册，正确选择和使用集成器件。 ３、学会检查所搭接电路中出现的故障，积累一定的解决问题的能力和经验 重点难点 重点：秒信号发生器，计时电路的设计 一、主要技术指标 1．能直接显示时，分，秒十进制数字。 2. 走时精度要高于普通机械时钟，并且具有校时功能。 二、确定总体方案 数字钟主要由秒信号发生器，时，分，秒计数电路和译码显示电路三个部分组成，如框图1所示。 框图1 三、单元电路设计 1:秒信号发生器的设计 秒信号发生器产生时间标准信号----秒信号。 由于时间标准信号频率的稳定性和精度直接决定着数字钟的精度，因此，采用石英晶振振荡器，选用频率f0为32768HZ,须经过十五级二分频(215)获得“秒”信号。 ①石英晶体振荡器的设计 振荡器是数字钟的核心，其作用是产生一个标准频率的信号，选用的石英晶体振荡器输出信号频率f0为32768HZ,电路如图2. 图2 Rf:反馈电阻，10~100MΩ,为反相器G1提供偏置 C1:频率微调电容，5~25pF C2:温度校正电容，20~25pF G2:整形且提高带负载能力 ②分频器的设计 方案：选CD4060及CD4013完成上述振荡及分频器的设计，如图3所示。 2： 计时电路的设计 计时电路由CC4518双BCD码同步加法计数器构成。其中秒计时，分计时电路为60进制计数器，电路原理图如图4. 小时计时电路为24进制计数器，电路原理图（略）都是按照相同的原理组成的。 3：译码/驱动/显示电路的设计 译码/驱动/显示电路选用CC4511(七段BCD显示译码器)芯片，CC4511输出高电平有效，Iomax=25mA 图3 图4 六十进制原理图 将秒，分，时计时电路中的各位输出端Q4Q3Q2Q1信号分别作为各块CC4511的代码输入信号，对应接入DCBA端，而CC4511的七个输出端a~g分别对应接入共阴数码管各段。如秒个位计时电路与CC4511的连接如图5所示。 图5 另外，在实际接线时，要注意CC4511各功能引脚的正确使用。 由于CC4511为输出高电平有效，可以选用5101AE共阴数码管，在CC4511输出端与数码管之间串联限流电阻R. 四： 课程设计知识准备 1.熟悉振荡器，计数器，分频器，译码驱动显示电路的工作原理。 2.熟悉七段数码管的结构及工作原理。 3.查阅数字集成电路手册，选取并熟悉各集成电路的引脚排列，功能及使用注意事项。 包括：CD4060, CD4013, CD4518, CD4511, CD4069, CD4011, 共阴数码管， CD4081(四-2输入与门)。 五： 课程设计成品要求 1. 写出课设报告 2. 画出数字钟电路接线图（3#图纸） 3. 在面包板上搭接整机接线原理图，实时测试。 注意：1： 学会面包板的正确使用 2： 插接电路不能带电工作，接好电路之后，再接通电源进行测试。 3： 所有集成电路芯片缺口朝一个方向插接，所有元器件，导线的插接必须接触良好。 4： 先进行单元电路插接与测试，单元电路功能正常之后，再进行整机连接测试。 5： 电源正，负极不能短接或接反。